4

духе) к среднему значению поглощенной дозы в воздушной полости камеры?

8. Как определяется поправочный фактор, учитывающий недостаточную воздухоэквивалентность материалов стенок и колпачка ионизационной камеры?

9. Как связаны показания дозиметра в водном фантоме на опорной (референсной) глубине и поглощенная доза в воде Dw,Q в точке измерения, если известен ND,air –фактор?

10.Как определяется эффективная точка измерения при определении поглощенной дозы в воде с помощью ионизационной камеры?

11.В чем преимущество калибровки ионизационных камер непосредственно в единицах поглощенной дозы в воде?

12.Как проводится корректировка на качество пучка, если ионизационная камера калибруется в единицах поглощенной дозы

вводе для пучка γ-излучения Со-60?

13.Какое соотношение существует между NK-ND,air- и ND,w- формализмами?

14.Из каких сомножителей состоит выражение для расчета суммарного фактора возмущения?

15.Как определяется эффект стенки камеры и эффект центрального электрода?

16.Какое примерно значение имеет эффект рассеяния в по-

лость?

17.В чем особенность калибровки киловольтовых пучков рентгеновского излучения?

18.Какие особенности имеет дозиметрия киловольтовых пучков рентгеновского излучения?

19.В чем заключается калибровка пучков методом обратного рассеяния?

20.Как проводится калибровка пучков с помощью фантомного метода?

21.Какие проблемы возникают при калибровке пучков малого поперечного размера?

22.В чем заключается ядро нового формализма для калибровке пучков малого поперечного размера?

402

23. Опишите калибровочные и терапевтические типы полей, которые вводятся в новом формализме калибровке малых полей в лучевой терапии?

25.Что такое фактор поля, вводимой при относительной дозиметрии малых статических полей, и как он определяется?

26.В чем смысл концепций машинно-специфического опорного поля и опорного специфичного поля?

27.С какой целью вводится понятие "составные поля"?

Список литературы

1.Attix F.H. Introduction to radiological physics and radiation dosymetry // WILLEY-VCH Verlag GmbH & Co. 2004.

2.Andreo P., Nahum A. Absolute dose determination under reference condition // In: Handbook of radiotherapy. Theory and practice / Eds: P. Mayles, A. Nahum, J-C. Rosenwald. New York, London: Taylor

&Francis. 2007. P. 333 – 365.

3.IAEA (International Atomic Energy Agency). Absorbed dose determination in photon and electron beams: An international code of practice // Technical Report Series no. 277. IAEA, Vienna. 1987.

4.IAEA. Absorbed dose determination in photon and electron

beams: An international code of practice // Technical Report Series no. 277, 2nd ed., IAEA, Vienna. 1997.

5.IAEA. The use of plane-parallel ionization chambers in highenergy electron and photon beams: IAEA. Absorbed dose determination in photon and electron beams: An international code of practice // Technical Report Series no. 381. IAEA, Vienna. 1997.

6.IPEMB (Institute of Physics and Engineering in Medicine and Biology), The IPEMB code of practice for electron dosimetry for radiotherapy beams of initial energy from 2 to 50 MeV based on air kerma calibration // Phys. Med. Biol. V. 41.1996. P. 2557 – 2603.

7.AAPM (American Association of Physics in Medicine). Task Group 51: Protocol for clinical reference dosimetry of high-energy photon and electron beams // Med. Phys. V. 26. 1999. P. 1847 – 1870.

403

8.IAEA. Absorbed dose determination in external beam radiotherapy: An international Code of Practice for dosimetry based on standard dose to water // Technical Report Series no. 398. IAEA, Vienna. 2000.

9.AAPM. Task Group 21: A protocol for determination of absorbed dose from high energy photon and electron beams // Med. Phys. V. 10. 1983. P. 741 – 771.

10.Holt J. G., Fleischman R. C., Perry D. J., Buffa, A. (1979). Ex-

amination of the factors Ac and Aeq for cylindrical ion chambers used in Co-60 beams // Med. Phys. V. 6, 1979. P. 280.

11.Andreo P., Nahum A., Brahme A. Chamber-dependent wall correction factor in dosimetry // Phys. Med. Biol. V. 31. 1986. P. 1189 – 1199.

12.Mattsson L.O., Johanson K.A. Experimentally determined wall

correction factors, km and katt, for cylindrical ionisation chambers used in high energy photon and electron beam dosimetry // RADFYS 84:04 (Department of Radiation Physics, University of Goteborg). 1984.

13.Andreo P., Nahum A. Supplementary details on code of practice for absolute dose determination // In: Handbook of radiotherapy. Theory and practice / Eds: P. Mayles, A. Nahum, J-C. Rosenwald. New York, London: Taylor & Francis. 2007. P. 385 – 427.

14.Svenson H., Brahme A. Recent advances in electron and photon dosimetry // In: Radiation Dosimetry, Physical and Biological Aspects. Ed. C.G. Orton / New York: Plenum Press. !986. P. 87 – 170.

15.Dutreix A. Problems of high-energy x-ray dosimetry // In: HighEnergy Photon and Electrons: Clinical Applications in Cancer Management. Eds: N.S. Kramer, G.F.Z.S. Kramer / New York: Wiley. 1976. P. 202 –214.

16.Absorbed dose determination with ionisation chamber in electron and photon beams having energies between 1 and 50 MeV. K.A. Johansson, L.O. Mattsson, L. Lindborg, H. Svenson // In: National and International Standardization of Radiation Dosimetry. Vol. 2. / Vienna: IAEA Proceedings Series. 1978. P. 243 – 270.

17.Andreo P., Nahum A.E. Stopping power ratio for a photon spectrum as a weighted sum of the values for monoenergetic photon beams // Phys. Med. Biol. V. 30. 1985. P. 1055 – 1065.

18.Andreo P., Brahme A. Stopping power data for high energy photon beam Phys. Med. Biol. V. 31. 1986. P. 839 – 858.

404

19.ICRU (International Commission on Radiation Units and Measurements). Dosimetry of high-energy photon beams basedon standards of absorbed dose in water // ICRU Report 64. Bethesda. MD. 2001.

20.Andreo P., Fransson A. Estimation of uncertainties in stoppingpower ratio using Monte-Carlo methods // Appl. Radiat. Isotop. V. 43. 1992. P. 1425 – 1426.

21.Roger D.W.O. The advantages of absorbed-dose calibration factors // Med. Phys. V. 19. 1992. P. 1227 – 1239.

22.Johansson K.A., Mattson L.O., Lindborg L., Svensson H. Ab- sorbed-dose determination with ionization chamber in electron and photon beams having energies between 1 and 50 MeV // In: National and International Standardization of Radiation Dosimetry. V. 2 / Vienna: IAEA Proceeding Series. !998. P. 261 – 276.

23.Attix F.H. Introduction to radiological physics and radiation dosymetry // New York:WILLEY. 1986.

24.Almond P.R., Svensson H. Ionisation chamber for photon and electron beams: Theoretical consideration // Acta Radiol. Ther. Phys. Biol. V. 16. 1977. P. 177 – 186.

25.Nahum A.E. Perturbation effects in dosimetry. Part I. Kilovoltage x-ray and electron // Phys.Med. Biol. V. 41. 1996. P. 1531 – 1580.

26.Harder D. Einfluss der Vielfachstreuung von Electronen auf die Ionisation in gasgefullten Hohlraumen // Biophysik. V. 5. 1968. P. 157 – 164.

27.Harder D. Fano's theorem and multiple scatter correction // In: Proceedings of the 4th Symposium on Microdosymetry / Eds.: H.G. Booz, R. Eicker, A. Waker. P. 677 – 693 (Brussels. 1974).

28.AAPM protocol for 40 – 300 kV x-ray beam dosimetry in radiotherapy and radiobiology. C.-M Ma, C.W. Coffey, L.A. DeWerd et al. // Med. Phys. V. 28. 2001. P. 868 – 893.

29.Ma C. –M, Nahum A.E. Bragg-Gray theory and ionisation chamber dosimetry for photon beams // Phys. Med. Biol. V. 36. 1991. P. 413 – 428.

30.British Institute of Radiology. Central axis depth dose data for use in radiotherapy // Br. J. Radiol., (Suppl. 17). The British Institute of Radiology. London. 1983.

31.IPEMB (Institute of Physics and Engineering in Medical and Biology). The IPEMB cjlt of practice for the determination of absorbed

405

dose for x-ray below 300 kV generating potential (0,035 mm Al-4 Cu HVL: 10 – 300 kV generating potential) // Phys. Med. Biol. V. 41. 1996. P. 2605 – 2625.

32.AAPM protocol for 40 – 300 kV x-ray beam dosimetry in radiotherapy and radiobiology. C. –M. Ma, C.W. Coffey, L.A. DcWerd et al

//Med. Phys. V. 28. 2001. P. 868 – 893.

33.IAEA. Absorbed dose determination in photon and electron

beams: An International Code of Practice // Technical Report Series no. 277, 2nd ed. Vienna: IAEA. 1997.

34.Knight R.T., Nahum A.E. Depth and field-size dependence of ratios of mass-energy absorption coefficient, water-to-air, for kV x-ray dosimetry. IAEA –SM-330/17 // In: Measurement Assurance in Dosimetry. Vienna: IAEA proceedings Series. 1994. P. 361 – 370.

35.Alfonso R., Andreo P. et al. A new formalism for reference dosimetry of small and nonstandard fields // Med.Phys. V. 35. 2008. P. 5179 – 5186.

36.Electron beam quality correction factors for plane-parallel ionization chambers: Monte Carlo calculations using the PENELOPE system. J. Sempau, P. Andreo, J. Aldana, J. Mazurier, and F. Salvat // Phys. Med. Biol. V. 49. 2004. P. 4427 – 4444.

37.Bouchard H., Seuntjens J. Ionization chamber-based reference dosimetry of intensity modulated radiation beams // Med. Phys. V. 31. 2004. P. 2454 – 2465.

38.An EGSnrc Monte Carlo study of the microionization chamber for reference dosimetry of narrow irregular IMRT beamlets. R. Capote, F. Sánchez-Doblado, A. Leal et al. // Med. Phys. V. 31. 2004. P. 2416 – 2422.

406

Глава 13. Интегральные дозиметры

Детекторы, показания которых зависят от суммарной поглощенной в них энергии за определенное время облучения, являются интегрирующими дозиметрами. Эти дозиметры формируют следующие разделы практической дозиметрии:

1.Люминесцентная дозиметрия.

2.Фотографическая дозиметрия.

3.Химическая дозиметрия.

4.Калориметрическая дозиметрия.

1.Люминесцентная дозиметрия

1.1.Общее рассмотрение

Ввеществах–диэлектриках с достаточно широкой запрещенной зоной может осуществляться процесс поглощения и хранения некоторой части энергии ионизирующего излучения, которая при последующем энергетическом воздействии может быть реализована в виде эмиссии фотонов. Свойство сохранять энергию связано с наличием в кристалле дефектов, таких как вакансии и примеси, образующие в запрещенной зоне энергетические уровни, которые могут захватывать электроны и дырки, генерированные в процессе облучения вещества. Электронные ловушечные центры могут эмитировать электроны в зону проводимости. Дефекты – носители другого знака – классифицируются как рекомбинационные центры, способные захватывать электроны из зоны проводимости.

Дефекты кристаллов классифицируются как ловушечные центры, если они обладают способностью захватывать заряженные носители (электронно-дырочные пары) и эмитировать их обратно в зону проводимости или валентную зону.

Рекомбинация электронов на дырочных центрах сопровождается эмиссией световых фотонов, или люминесценцией; возможна также нерадиационная рекомбинация.

407

Для твердотельных детекторов существенны два основных вида люминесценции:

флюоресценция ̶эмиссия света во время облучения или непосредственно после облучения (доли секунды); этот вид свечения не используется в люминесцентной дозиметрии; фосфоресценция ̶эффект эмиссии света после облучения, продолжительность которого может составлять от нескольких секунд до месяцев; этот вид люминесценции используется для регистрации значений энергопоглощений ионизирующего излучения.

Точечные дефекты образуются в процессе выращивания кристаллов или агломерации (спекании) твердотельных структур, а также при наличии различных примесей. В процессе облучения ионизирующим излучением на дефектах образуются заполненные электронные ловушки и дырки, которые могут существовать достаточно длительное время, и количество которых может являться мерой дозиметрической информации.

В рамках зонной структуры твердого тела поглощенная в детекторе энергия ионизирующего излучения инициирует заряды (электроны и дырки) и переход системы из стабильного в метастабильное состояние (рис. 13.1а). После облучения фосфóра (фосфóр, люминофор – термины, относящиеся к веществам, способным фосфоресцировать, (излучать свет), после поглощения ими энергии) метастабильное состояние носителей может быть стимулировано энергетическим воздействием (рис. 13.1б), которое освобождает захваченные в ловушках электроны в зону проводимости; далее они рекомбинируют с зарядами противоположного знака – дырками (центры рекомбинации) с излучением света (люминесценция); система возвращается в стабильное состояние.

Процедура реализации метода люминесцентной дозиметрии состоит из двух этапов: облучения и процесса измерения стимулированного внешним энергетическим воздействием характеристик светового излучения, характеристики которого функционально связано с дозой ионизирующего излучения.

408

зона проводимости

••

валентная зона

Рис. 13.2. Схема переходов в модели «одна ловушка – один центр рекомбинации»

Eg – ширина запрещенной зоны; ε – глубина электронной ловушки;

Н – рекомбинационный дырочный центр;

F – центр захвата электронов (электронная ловушка).

Если энергия частиц ионизирующего излучения E > Eg, процессы ионизации валентных электронов могут инициировать их переход из валентной зоны в зону проводимости:

1 и 2 переходы соответствует процессу переноса электронов в зону проводимости и дырок на центры рекомбинации в результате воздействия ионизирующего излучения;

3 переход – рекомбинация электрона с дырочным центром; 4 переход – захват электрона из зоны проводимости ловуш-

кой в запрещенной зоне.

Полное число заполненных электронных ловушек является мерой поглощенной в детекторе энергии ионизирующего излучения.

Система дифференциальных уравнений (13.1÷13.4) кинетики процессов с учетом облучения и без учета энергетического освобождения электронных ловушек описывает изменения концентрации электронов nc в зоне проводимости, в ловушках n, в валентной зоне nν и концентрации дырок n+ в валентной зоне:

410